本文關(guān)鍵詞：交流復(fù)卷機(jī)退卷張力控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：復(fù)卷過程是抄紙工藝中最后一道工序,紙幅退卷張力作為復(fù)卷過程中最主要的被控量,是影響成品紙卷形態(tài)的重要因素,對(duì)紙幅退卷張力控制的好壞直接決定著成品紙卷的質(zhì)量指標(biāo)。在造紙行業(yè)中,交流傳動(dòng)取代直流傳動(dòng)已成為發(fā)展的趨勢(shì)。相比直流傳動(dòng),采用交流傳動(dòng)下的退卷張力控制系統(tǒng)有著更明顯的優(yōu)勢(shì)。本文以退卷張力為研究對(duì)象,針對(duì)退卷張力控制系統(tǒng)中存在的多擾動(dòng)與非線性問題,提出一套完整的控制方案并研究了張力控制的模糊PID算法并對(duì)其進(jìn)行仿真；對(duì)系統(tǒng)主電路硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)以解決交流傳動(dòng)下系統(tǒng)產(chǎn)生的回饋能量處理問題；最后以寧夏某紙廠復(fù)卷項(xiàng)目為例完成對(duì)退卷張力控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì),主要工作可總結(jié)為以下四個(gè)方面：(1)提出張力控制要求,總結(jié)常見實(shí)現(xiàn)方案。通過對(duì)復(fù)卷工藝流程的介紹,分析得出對(duì)成品紙卷質(zhì)量的主要影響因素為紙幅退卷張力,總結(jié)了紙幅退卷張力的控制要求。分析了兩種常用的張力控制實(shí)現(xiàn)方法,包括基于直流調(diào)速裝置和基于T400工藝板下的張力控制實(shí)現(xiàn)。(2)提出了退卷張力控制方案。根據(jù)復(fù)卷過程紙幅受力特點(diǎn),對(duì)退紙輥退卷張力建立模型并對(duì)其仿真,通過對(duì)模型的分析得到了張力的具體表達(dá)式,結(jié)合退紙輥運(yùn)行特點(diǎn)得到退卷張力的間接控制方案。采取張力檢測(cè)裝置組成閉環(huán)控制系統(tǒng),得到退卷張力的直接控制方案。綜合分析兩種控制方案的優(yōu)缺點(diǎn),系統(tǒng)采取兩者相結(jié)合的復(fù)合張力控制作為控制方案,兼具二者的優(yōu)點(diǎn)。(3)研究了張力控制算法并對(duì)其進(jìn)行了仿真。針對(duì)傳統(tǒng)張力控制中采用的常規(guī)PID算法在面對(duì)因環(huán)境擾動(dòng)及工序改變而導(dǎo)致系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí),無法更改控制器參數(shù)而導(dǎo)致控制效果差的問題,提出了將常規(guī)PID與模糊控制相結(jié)合的模糊PID控制算法,研究了基于該算法下的張力控制器并對(duì)其進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明所提算法能夠調(diào)節(jié)PID參數(shù)以達(dá)到更好的控制效果,優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制算法。(4)對(duì)退卷張力控制系統(tǒng)硬件與軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。正常復(fù)卷過程中退紙輥電機(jī)工作于制動(dòng)發(fā)電狀態(tài),在復(fù)卷機(jī)降速或需要急停過程中,前、后底輥和退紙輥均工作于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài),針對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的回饋能量處理問題,在對(duì)系統(tǒng)能量進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,對(duì)控制系統(tǒng)主電路硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),構(gòu)建了公共直流母線的供電方式,使能量能夠反饋回電網(wǎng)。以寧夏某造紙廠原始數(shù)據(jù)及技術(shù)協(xié)議為例對(duì)退卷張力控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)。根據(jù)原始數(shù)據(jù)計(jì)算得到所需的電機(jī)參數(shù)值,完成對(duì)電機(jī)的選型,選擇西門子6SE70逆變器作為退紙輥電機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元,采用PROFIBUS-DP總線作為通訊方式,以可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)作為硬件核心,采用操作屏進(jìn)行數(shù)據(jù)給定及過程值顯示以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互�？偨Y(jié)PLC應(yīng)完成的編程控制任務(wù),得到張力控制的主要流程,采用STEP7完成退卷張力控制并給出了部分程序。使用WinCC flexible軟件對(duì)操作屏上監(jiān)控畫面進(jìn)行了編輯并完成操作屏與PLC的組態(tài)。
【關(guān)鍵詞】：交流復(fù)卷機(jī) 退卷張力 模糊PID 公共直流母線
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TS73;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r12-14
• 1.3 本文主要工作及章節(jié)安排14-15
• 2 退卷張力控制要求及常用實(shí)現(xiàn)方法15-21
• 2.1 復(fù)卷工藝分析15-16
• 2.1.1 復(fù)卷機(jī)結(jié)構(gòu)及工藝流程15-16
• 2.1.2 退卷張力對(duì)成品紙卷的質(zhì)量影響16
• 2.2 退卷張力控制要求16-17
• 2.3 張力控制實(shí)現(xiàn)方式17-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 3 退卷張力控制方案21-37
• 3.1 放卷模型分析21-22
• 3.2 退卷張力建模與仿真22-24
• 3.3 控制方案設(shè)計(jì)24-29
• 3.3.1 間接張力控制25-27
• 3.3.2 直接張力控制27-29
• 3.4 張力控制器設(shè)計(jì)29-36
• 3.4.1 PID控制算法29-30
• 3.4.2 模糊控制器結(jié)構(gòu)30
• 3.4.3 隸屬函數(shù)及模糊子集的建立30-31
• 3.4.4 模糊控制規(guī)則31-33
• 3.4.5 模糊PID控制器的建模與仿真33-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)37-53
• 4.1 交流傳動(dòng)方案37-38
• 4.2 變頻調(diào)速38-39
• 4.2.1 基頻以下調(diào)速39
• 4.2.2 基頻以上調(diào)速39
• 4.3 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39-45
• 4.3.1 系統(tǒng)能量流向分析39-42
• 4.3.2 基于公共直流母線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42-45
• 4.4 硬件選型及其在退卷張力控制中的應(yīng)用45-52
• 4.4.1 原始數(shù)據(jù)及技術(shù)協(xié)議45
• 4.4.2 退紙輥電機(jī)選型45-47
• 4.4.3 逆變器選型及其應(yīng)用47-49
• 4.4.4 PLC選型及外部接線49-50
• 4.4.5 控制系統(tǒng)構(gòu)建50-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53-65
• 5.1 張力控制任務(wù)53-54
• 5.2 張力控制程序設(shè)計(jì)54-61
• 5.2.1 張力的給定54-55
• 5.2.2 間接張力程序?qū)崿F(xiàn)55-58
• 5.2.3 直接張力程序?qū)崿F(xiàn)58-61
• 5.3 張力監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)61-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 6 總結(jié)與展望65-68
• 6.1 全文工作總結(jié)65-66
• 6.2 未來工作展望66-68
• 致謝68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄及申報(bào)專利74-76

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